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Anais XIV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, Natal, Brasil, 25-30 abril 2009, INPE, p. 5343-5350.
Subsídios do sensoriamento remoto à identificação de carvoarias, Mato Grosso do Sul.
Milene Priscila Lima de Oliveira 2
Renata Porto Morais 1
Thais Gisele Torres3
Valter Alexandre Tiviroli 2
Antonio Conceição Paranhos Filho 1
Universidade Federal de Mato Grosso do Sul – UFMS
Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Ambietais
2
Graduação em Engenharia Ambiental
Caixa Postal N°549, CEP 79060900 - Campo Grande; MS, Brasil
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
1
3
Ministério Público do Estado de Mato Grosso do Sul – Procuradoria-Geral de Justiça
Núcleo de Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto
Rua Pres. Manoel Ferraz de Campos Sales, 214, Jardim Veraneio, CEP 79031-907 - Campo
Grande – MS, Brasil,
[email protected]
Abstract. In the last few years there was an increase in the necessity of vegetal coal, as it was implanted
siderurgical industries in the State of Mato Grosso do Sul, causing the creation of coal bunkers, which represent
a serious environmental problem. According to the Geography and Statistics Brazilian Institute (IBGE, 2007) the
State was the Brazilian main producer of vegetal coal with was obtained from the material extracted from the
vegetation. Believing in the concept that all the forest fire is a heat focus, but not all the heat focus is a forest
fire, it was verified if there is a relation between coal bunkers and the data of heat focus (only registered if the
temperature was higher than 47ºC) caught in the ground surface by the sensors AVHRR, VAIN and MODIS,
provided by the National Institute for Space Research - INPE, downloaded gratuitously. This data had been
classified according to the sensor type and the period of the registration. Combining these data with the
localization of the coal bunkers, using only one base, it was possible to relate the persistent heat focus and the
coal bunkers. To sum up, it was shown that it is possible to monitor remotely this kind of activity.
Palavras-chave: coal bunkers, heat focus, remote sensing, carvoarias, focos de calor, sensoriamento remoto.
1. Introdução
A implantação do Complexo Minero-Siderúrgico (CMS) de Mato Grosso do Sul tem
elevado a demanda por carvão vegetal. Segundo Carvalho et al. (2008) o Estado não possui
estoques de florestas plantadas suficientes para atender ao crescimento da demanda de
energia, em decorrência da instalação do CMS-MS.
Segundo dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE, 2007), Mato
Grosso do Sul foi o principal produtor de carvão vegetal obtido com material lenhoso da
extração vegetal (24,0 %), ficando em 5º lugar entre os produtores de carvão vegetal da
silvicultura (2,8%) em 2006.
Dos 10 milhões de metros cúbicos de carvão transportados no Brasil em 2007, 44% foram
originados em MS; as atividades de extração de lenha e posterior produção de carvão
poderiam estar impactando uma área de mais de duzentos mil hectares anuais no Estado
(IBAMA, 2008).
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Anais XIV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, Natal, Brasil, 25-30 abril 2009, INPE, p. 5343-5350.
A supressão da vegetação original causa impactos como a perda de biodiversidade, faz
com que os solos fiquem mais suscetíveis à degradação, tanto pela lixiviação de nutrientes
como pela alteração de suas características físicas (Harris et al., 2005).
A fim de atender a necessidade da geração de informação ambiental numa base contínua,
o sensoriamento remoto surge como a principal ferramenta (Schroeder et al, 2003).
Sensoriamento remoto é definido como sendo a tecnologia que permite a aquisição de
informações sobre objetos sem manter contato físico com eles. É a utilização conjunta de
sensores, equipamentos para processamento de dados, entre outros, com o objetivo de estudar
o ambiente terrestre através do registro e análise das interações entre a radiação
eletromagnética e as diversas coberturas que compõem a superfície terrestre (Novo, 1989).
As estimativas de áreas afetadas por queimadas podem ser geradas a partir de
informações do número de focos de calor (indicativo de possíveis fogos ativos) combinadas
com as informações sobre nível de precipitação, temperatura e umidade do ar e dos tipos de
vegetação típicos das diversas regiões do país (INPE, 2001).
Os dados no Brasil são obtidos pelo INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais)
através das imagens termais dos satélites meteorológicos NOAA (National Oceanic and
Atmospheric Administration), GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite),
TERRA e AQUA e em seguida integrados ao SpringWeb-Queimadas e TerraLib-Queimadas
disponíveis em www.dpi.inpe.br/proarco/bdqueimadas.
A expressão “focos de calor” é utilizada para interpretar o registro de calor captado na
superfície do solo por sensores espaciais. O sensor AVHRR (Advanced Very High Resolution
Radiometer) capta e registra qualquer temperatura acima de 47 °C e a interpreta como sendo
um foco de calor. Apesar de a resolução espacial ser baixa (1,1km), as queimadas com áreas
de no mínimo 900 m2 podem ser detectadas (Antunes e Ribeiro, 2000).
Por utilizar a temperatura da superfície na identificação de focos de calor, os sensores
acabam por identificar como focos persistentes de calor fontes não relacionadas à vegetação,
como por exemplo, fornos de carvoarias.
Segundo Brito (1990), carvão vegetal é resultado da degradação parcial da madeira e que
para a produção deste é necessária aplicação de calor em quantidade suficientemente
controlada.
Considerando que toda queimada é um foco de calor, mas nem todo foco de calor é uma
queimada, visa-se averiguar a existência de focos de calor persistentes, e se estes podem ser
identificados como carvoarias.
2. Material e Métodos
O Estado de Mato Grosso do Sul localiza-se na região Centro-Oeste do Brasil,
representado na Figura 1.
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Figura 1. Localização do Estado de Mato Grosso do Sul.
De posse dos dados de focos de calor, disponibilizados gratuitamente pelo INPE no site
http://www.dpi.inpe.br/proarco/bdqueimadas/, separados por satélite e período – 2º semestre
de 2006 e ano de 2007 – gerando-se 13 layers de grupo de focos de calor, apresentados na
Tabela 1.
Tabela 1- Número de focos de calor por satélites e período.
LAYER
SATÉLITES
PERÍODO
Nº. DE FOCOS
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
NOAA 12 / NOAA 15
NOAA 12 / NOAA 15
NOAA 14 / NOAA 16
NOAA 14 / NOAA 16
NOAA 17 / NOAA 18
NOAA 17 / NOAA 18
GOES 08 / GOES 10 / GOES 12
GOES 08 / GOES 10 / GOES 12
AQUA 01
AQUA 01
TERRA 01
TERRA 01
METEOSAT *
2º semestre 2006
Ano 2007
2º semestre 2006
Ano 2007
2º semestre 2006
Ano 2007
2º semestre 2006
Ano 2007
2º semestre 2006
Ano 2007
2º semestre 2006
Ano 2007
Ano 2007
2.969
2.913
357
027
303
1.010
1.395
4.101
1.838
4.193
1.140
3.104
178
*focos de 2006 não disponíveis.
Esses layers foram cruzados com os dados de 133 carvoarias licenciadas em 2006 e 2007
no Estado, cedidos pelo Ministério Público-MS/IMASUL
As carvoarias instaladas por todo o Estado apresentam diferenças entre si, como o número
de fornos, de 08 a 260 fornos e a origem da madeira que, de acordo com as licenças, variam
entre supressão vegetal, aproveitamento do material lenhoso e reflorestamento. Levando-se
em consideração a localização e o número de fornos, essas carvoarias foram agrupadas da
seguinte forma:
1. Carvoarias com número de fornos menor ou igual a 30 (67 carvoarias);
2. Carvoarias com 31 a 60 fornos (49 carvoarias);
3. Carvoarias com 61 a 90 fornos (8 carvoarias);
4. Maiores que 90 fornos (9 carvoarias).
Para correlacionar os focos de calor com as carvoarias e verificar se os erros associados
aos processos de aquisição e geoposicionamento das imagens dos satélites interferem nessa
correlação, foram gerados buffers, de 1 km e 3 km respectivamente, em torno das coordenadas
dos focos de calor, gerados no software Geomatica (PCI, 2003).
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Em seguida efetuou-se a intersecção dos buffers dos focos de calor e as coordenadas das
carvoarias para identificação do número de focos que se sobrepõem às carvoarias, obtendo-se,
assim, um resultado preliminar.
De posse desse resultado, contabilizou-se o número de carvoarias que coincidiram com os
focos de calor e a quantidade de focos de calor coincidentes, considerando-se os buffers de 3
km e de 1 km.
3. Resultados e Discussão
A distribuição geral dos focos de calor por município, no período de junho/2006 a
dezembro/2007, Figura 2. A intersecção dos buffers em torno dos focos de calor e as
carvoarias são apresentadas nas figuras 2, 3, 4 e 5.
Gráfico 1 - Focos de calor em MS – Junho de 2006 à dezembro de 2007.
(nº de incidências maior que 100)
Figura 2 - Focos de calor, segundo semestre de 2006, buffers de 1 km e carvoarias.
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Figura 3 - Focos de calor, ano de 2007, buffers de 1 km e carvoarias.
Figura 4 - - Focos de calor, segundo semestre de 2006, buffers de 3 km e carvoarias.
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Figura 5 - Focos de calor, ano de 2007, com buffers de 3 km e carvoarias.
Verificou-se que algumas carvoarias foram plotadas fora dos limites do Estado devido à
incoerência de suas coordenadas.
O número de focos coincidentes está apresentado nas Tabelas 2, 3, 4, e 5.
Tabela 2 - Carvoarias com mais de 91 fornos com focos de calor coincidentes.
Nº.
AUTORIZAÇÃO
45/2007
08/2006
MUNICÍPIO
Figueirão
Ribas do R. Pardo
BUFFERS 3 Km
2006
2007
2
2
2
Nº.
FORNOS
100
97
Tabela 3- Carvoarias de 61 a 90 fornos com focos de calor coincidentes.
MUNICÍPIO
Bodoquena
Campo Grande
Porto Murtinho
Nº.
AUTORIZAÇÃO
135/2007
03/2007
160/2007
Nº.
FORNOS
90
70
80
BUFFERS 3 km
2006
2
6
2007
BUFFERS 1 km
2006
1
9
2
2007
1
Satélite
AQUA
AQUA
Tabela 4 - Carvoarias de 31 a 60 fornos que tiveram focos de calor coincidentes.
BUFFERS
3 Km
BUFFERS
1 Km
Nº. FORNOS 2006 2007 2006 2007
60
6
50
3
5
46
10
5
50
40
Satélite
AQUA/GOES
1
NOAA 15, 12
5
4
40
51
2
BUFFERS 3
Km
4
39
2
AQUA/ N 15, 12
Nº.
FORNOS 2006
4
43
1
1
43
2
1
45
2
31
4
60
1
45
1
40
1
AQUA
1
AQUA
1
AQUA
4
2
40
5
40
5
34
1
40
3
4
1
AQUA
**Coordenada da carvoaria não corresponde com o território do município.
2
1
42
5348
2007 2006 2007 Satélite
44
1
BUFFERS
1 Km
3
1
GOES
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Tabela 5 Carvoarias com menos de 31 fornos que tiveram focos de calor coincidentes.
BUFFERS
3 Km
BUFFERS
1 km
BUFFERS
3 Km
BUFFERS
1 km
Nº. FORNOS
Nº. FORNOS 2006 2007 2006 2007 Satélite
28
2
2006 2007 2006 2007
1
20
2
30
1
30
1
30
1
20
2
3
30
1
30
30
2
20
1
23
2
30
3
10
1
2
TERRA
30
Satélite
2
1
1
2
AQUA
GOES
1
NOAA 15,12
30
1
30
3
15
1
15
1
20
1
30
1
26
2
12
4
1
AQUA
12
3
AQUA/GOES
2
1
AQUA
17
1
30
30
2
30
2
30
2
2
1
AQUA
**Coordenada da carvoaria não corresponde com o território do município.
Os Gráficos 2 e 3 apresentam o percentual de focos de calor coincidentes em 2006 e
2007.
Gráfico 2 - Focos de calor coincidentes - 2006.
Gráfico 3 - Focos de calor coincidentes - 2007.
As carvoarias ocupam uma pequena área se comparadas com as queimadas de vegetação,
e a energia termal emitida é fraca.
Nos fornos o calor é cuidadosamente controlado, podendo a temperatura interior atingir
em seu estágio final 450 ºC, porém o tijolo é um bom isolante térmico.
Segundo Souza et al (2003), o uso dos satélites NOAA no presente é precário, pois
NOAA-14 está com o sensor AVHRR avariado e envia no máximo uma imagem útil por
semana; o NOAA-15 apresenta muitos ruídos nas imagens devido a limitações na antena
transmissora, prejudicando sua aplicação na detecção de focos; o NOAA-17 não está com o
canal de 3.7 ativado durante as passagens diurnas, impedindo assim o uso na detecção; e que
o NOAA-16 passou a apresentar sérios problemas no AVHRR desde meados de 2003.
Porém, percebe-se, analisando os focos de calor coincidentes com buffers de 1 km, a
considerável freqüência do satélite AQUA, isto porque este satélite colocado em órbita em
junho de 2002, possui o sensor MODIS que apresenta 36 canais distribuídos no intervalo
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espectral de 0.4 a 14.4 µm. Dentre estes, os canais 21 e 22 se destacam para o monitoramento
de fogo em vegetação por situarem-se na banda do infravermelho médio (região de alta
resposta para a presença de fogo no pixel) e por apresentarem alto valor de saturação,
permitindo que a discretização dos pixels potencialmente ocupados por fogo possa ser mais
bem efetuada. Duas bandas centradas no espectro do visível com resolução espacial de 250
metros auxiliam na identificação visual dos focos, servindo como um meio de aferição
inerente ao próprio sensor (Schroeder et al, 2003).
4. Conclusões
Existe uma relação entre focos de calor persistentes e carvoarias, e essa relação pode ser
usada como um indicativo nos processos de monitoramento, portanto o sensoriamento remoto
demonstrou-se eficiente na identificação das carvoarias. O AQUA apresentou melhores
resultados dentre os satélites utilizados.
Agradecimentos
Ministério Público estadual - Núcleo de Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto
A Vosso Excelência Promotor Luciano Loubet.
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+de+Meteorologia+2003.
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